計算機網絡概述

【摘 要】本文從資源共享的觀點給出了計算機網絡的定義，并指出它所具有的數據傳輸、資源共享、分布式處理和綜合服務4項基本功能；提出計算機網絡的基本要素由網絡結點、鏈路和子網共同組成。從計算機網絡的產生與發展入手，著重介紹了計算機網絡發展的幾個階段。最后，對我們的計算機網絡發展進行了簡要敘述。

【關鍵詞】網絡；節點；子網；標準化

當今社會，信息化已成為世界各國經濟與社會發展的重要手段，計算機網絡已經成為信息社會的運行平臺和實施載體。社會生產與人類生活中，網絡應用的全面延伸促進了計算機網絡技術的全面發展。

1.計算機網絡的定義

1.1簡單定義

計算機網絡就是“互聯起來的獨立自主的計算機集合”。

1.2完整的定義

計算機網絡就是“利用通信設備和線路，將分布在不同地理位置的、并且具有各自獨立功能的多個計算機系統連接起來，在功能完善的網絡軟件（網絡通信協議及網絡操作系統等）的控制下實現網絡中資源共享和信息傳遞的系統”。

2.計算機網絡的基本要素

2.1網絡節點

端節點——指計算機資源中的用戶設備。

中間節點——指在計算機網絡中起到數據交換作用的連通性設備。

混合節點——指既可以作為端節點，又可以作為中間節點的設備。

2.2網絡鏈路

物理鏈路——物理鏈路是在網絡節點間用各種傳輸介質連接起來的物理線路，是實現數據傳輸的基本設施。

邏輯鏈路——在物理鏈路的基礎上增加了實現數據傳輸控制任務的硬件和軟件的通道。

需要注意的是，在網絡中真正實現數據傳輸任務的是邏輯鏈路，物理鏈路只提供傳輸過程中的基本線路。

2.3子網

資源子網——資源子網由主機、終端和終端控制器組成，其目標是使用戶共享網絡的各種軟、硬件及數據資源，提供網絡訪問和分布式數據處理功能。

通信子網——通信子網由各種傳輸介質、通信設備和相應的網絡協議組成，它為網絡提供數據傳輸、交換和控制能力，實現了聯網計算機之間的數據通信功能。

3.計算機網絡的基本功能

3.1數據傳輸功能

計算機網絡使用初期的主要用途之一，就是在分散的計算機之間實現無差錯的數據傳輸。計算機網絡能夠實現資源共享的前提條件，就是在源計算機與目標計算機之間完成數據交換任務。

3.2資源共享的功能

計算機網絡建立的最初目的就是為了實現對分散的計算機系統的資源共享，以此提高各種設備的利用率，減少重復勞動，進而實現分布式計算的目標。

3.3分布式網絡處理和負載均衡功能

對于大型的任務或當網絡中某臺計算機的任務負荷太重時，通過計算機網絡，我們可以將一個任務分散到網絡中不同地理位置的各臺計算機上協同完成，或由網絡中比較空閑的計算機分擔負荷，以此實現均衡負荷，提高系統的利用率。

3.4網絡綜合服務功能

我們利用計算機網絡，可以在信息化社會實現對各種經濟信息、科技情報和咨詢服務的信息處理。計算機網絡將文字、聲音、圖像、數字、視頻等多種信息進行傳輸、收集和處理。綜合信息服務和通信服務是計算機網絡的基本服務功能，人們得以實現文件傳輸、電子郵件、電子商務、遠程訪問等。

4.計算機網絡的發展

4.1第一代計算機網絡

這一階段的主要在20世紀50～60年代。第一代計算機網絡以主機為中心（分時系統），通過計算機實現與遠程終端的數據通信。計算機的數量少，而且非常昂貴。為了充分利用計算機資源，用戶使用計算機首先要將程序和數據制成紙帶或卡片，然后送到計算中心進行處理，再等待結果。

第一代計算機網絡有如下特點：一是以主機為中心，面向終端。二是分時訪問和使用中央服務器上的信息資源。三是中央服務器的性能和運算速度決定連接終端用戶的數量。

這種網絡系統的缺點：如果計算機的負荷較重，會導致系統響應時間過長；單機系統的可靠性一般較低，一旦計算機發生故障，將導致整個網絡系統的癱瘓。

4.2第二代計算機網絡

為了克服第一代計算機網絡的缺點，提高網絡的可靠性和可用性，人們開始研究將多臺計算機相互連接的方法。第二代計算機網絡就是70年代為大范圍共享信息資源而發展起來的以通信子網為中心的分組交換網，如ARPANET（以電話為代表的是電路交換）。

借鑒電路交換的思想。電路交換本來是為電話通信而設計的，對于計算機網絡來說，建立通路的呼叫過程太長，安全性難以保證。1964年8月，巴蘭工程師（Baran）在美國蘭德（Rand）公司《論分布式通信》研究報告中，提到了存儲轉發的概念，（即報文交換）。

第二代計算機網絡發展歷程。1962-1965年，美國國防部高級研究計劃署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）和英國的國家物理實驗室（National Physics Laboratory，NPL）都在對新型的計算機通信技術進行研究。英國NPL的戴維斯（David）于1966年首次提出了“分組”（Packet）的概念。到1969年12月，DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency，ARPA）的計算機分組交換網ARPANET 投入運行（最早的Internet），網絡在戰時的安全性得以保證。第二代計算機網絡有如下特點：以通信子網為中心，實現了“計算機——計算機”的通信。ARPA NET的出現，為網絡標準化建設打下了堅實的基礎。大批公用數據網的出現。局域網的成功研制。

4.3第三代計算機網絡

第三代計算機網絡是為實現更大范圍異種網絡互連而發展起來的遵循開放系統互聯標準（OSI、TCP/IP等）的大規模互連網絡，其典型代表就是因特網（Internet）。主機間通信時對信息的理解、表示形式、應答等需遵守共同的約定，即協議，計算機網絡的協議分若干層次，各層協議的總和稱為體系結構。70年代末，國際標準化組織（ISO）開始制定標準，1984年頒布了OSI開放系統互連標準，網絡發展進入第三代計算機網絡，即計算機網絡的標準化時代。第三代計算機網絡克服了第二代計算機網絡沒有統一的體系結構，各網自行研制，互連困難的缺點。

4.4下一代計算機網絡

目前計算機網絡正處于第4個發展階段，這是一個智能化、全球化、高速化、個性化的網絡時代。主要特點表現在體系結構融合計算機網絡和通信網絡的特點及面向連接和無連接的特點，具有靈活性、擴展性、可靠性、主動性、支持多種業務并保證QoS（Quality of Service），具有線速處理能力的高性能交換和路由節點，靈活支持多種接入方式。網絡進入高速發展時期，網絡在社會生活中處于大量應用階段，網絡經濟快速發展。以上是對于計算機網絡發展階段的一些介紹，需要注意的是，網絡的發展階段實際上并沒有明顯的界限，而是有大量交叉、過渡和承上啟下的時間，因此不能機械地加以簡單區分。

5.我國的計算機網絡發展

我國的計算機網絡起步較晚，大致經歷了以下幾個重要時間點：1994年由中國電信與美國商務部合作，中國公用計算機互聯網（CHINANET）開始建設。1995年中國教育和科研網（CERNET）正式連接到美國的128K國際專線。1996年6月，郵電部投入巨資建設的中國公用計算機互聯網CHINANET全國骨干網正式開通。1996年12月，中國公眾多媒體通信網（169網）全面啟用。截至2014年6月，我國網民規模已達6.32億，半年共計新增網民1442萬人。互聯網普及率為46.9%，較2013年底提升了1.1個百分點。 [科]

【參考文獻】

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[4]CCNA網絡教程（第四版），Cisco網絡公司.

[5]杜煜，姚鴻編著.計算機網絡基礎.人民郵電出版社.